Τεράστιος πλανήτης, πολύ μεγάλος για τον δικό του ήλιο, οδηγεί τους αστρονόμους να ξανασκεφτούν το σχηματισμό εξωπλανητών

By | November 30, 2023

Φανταστείτε ότι είστε αγρότης που ψάχνει αυγά στο κοτέτσι – αλλά αντί για αυγό κοτόπουλου, βρίσκετε ένα αυγό στρουθοκαμήλου, πολύ μεγαλύτερο από οτιδήποτε μπορεί να γεννήσει ένα κοτόπουλο.

Έτσι ένιωσε η ομάδα των αστρονόμων μας όταν ανακαλύψαμε έναν τεράστιο πλανήτη, περισσότερο από 13 φορές βαρύτερο από τη Γη, γύρω από ένα δροσερό, σκούρο κόκκινο αστέρι, εννέα φορές μικρότερης μάζας από τον Ήλιο της Γης, νωρίτερα φέτος.

Το μικρότερο αστέρι, που ονομάζεται αστέρι M, δεν είναι μόνο μικρότερο από τον Ήλιο στο ηλιακό σύστημα της Γης, αλλά είναι επίσης 100 φορές λιγότερο φωτεινό. Ένα τέτοιο αστέρι δεν θα είχε την απαραίτητη ποσότητα υλικού στο δίσκο του που σχηματίζει πλανήτες για να δημιουργήσει έναν τόσο τεράστιο πλανήτη.

Ο Ανιχνευτής Πλανητών της Κατοίκησης Ζώνης

Την τελευταία δεκαετία, η ομάδα μας σχεδίασε και κατασκεύασε ένα νέο όργανο στο Penn State, ικανό να ανιχνεύει φως από αυτά τα αμυδρά, ψυχρά αστέρια σε μήκη κύματος πέρα ​​από την ευαισθησία του ανθρώπινου ματιού –στο εγγύς υπέρυθρο– όπου αυτά τα δροσερά αστέρια εκπέμπουν τα περισσότερα. μέρος της ενέργειάς σας. το φως σου.

Προσαρτημένο στο τηλεσκόπιο Hobby-Eberly 10 μέτρων στο Δυτικό Τέξας, το όργανό μας, που ονομάστηκε Habitable Zone Planet Finder, μπορεί να μετρήσει τη λεπτή αλλαγή στην ταχύτητα ενός άστρου καθώς ένας πλανήτης το έλκει βαρυτικά. Αυτή η τεχνική, που ονομάζεται τεχνική ακτινικής ταχύτητας Doppler, είναι εξαιρετική για την ανίχνευση εξωπλανητών.

Ο “Exoplanet” είναι ένας συνδυασμός των λέξεων εξωηλιακός και πλανήτης, επομένως ο όρος ισχύει για οποιοδήποτε σώμα μεγέθους πλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι διαφορετικό από τον Ήλιο της Γης.

Πριν από τριάντα χρόνια, οι παρατηρήσεις ακτινικής ταχύτητας Doppler επέτρεψαν την ανακάλυψη του 51 Pegasi b, του πρώτου γνωστού εξωπλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με τον Ήλιο. Τις επόμενες δεκαετίες, αστρονόμοι σαν εμάς βελτίωσαν αυτήν την τεχνική. Αυτές οι ολοένα και πιο ακριβείς μετρήσεις έχουν έναν σημαντικό στόχο: να επιτρέψουν την ανακάλυψη βραχωδών πλανητών σε κατοικήσιμες ζώνες, τις περιοχές γύρω από τα αστέρια όπου μπορεί να διατηρείται υγρό νερό στην πλανητική επιφάνεια.

Η τεχνική Doppler δεν έχει ακόμη την ικανότητα να ανακαλύπτει πλανήτες σε κατοικήσιμες ζώνες μάζας της Γης γύρω από αστέρια μεγέθους Ήλιου. Αλλά τα δροσερά, αμυδρά αστέρια M δείχνουν μια μεγαλύτερη υπογραφή Doppler για τον ίδιο πλανήτη στο μέγεθος της Γης. Η χαμηλότερη μάζα του αστεριού το κάνει να έλκεται περισσότερο από τον πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά. Και η χαμηλότερη φωτεινότητα οδηγεί σε μια πιο κοντινή κατοικήσιμη ζώνη και μικρότερη τροχιά, γεγονός που καθιστά επίσης ευκολότερο τον εντοπισμό του πλανήτη.

Οι πλανήτες γύρω από αυτά τα μικρότερα αστέρια ήταν οι πλανήτες που σχεδίασε η ομάδα μας για να ανακαλύψει τον Ανιχνευτή Πλανητών Κατοικίσιμης Ζώνης. Η νέα μας ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, ενός τεράστιου πλανήτη σε τροχιά κοντά στο δροσερό, αχνό αστέρι M LHS 3154 – το αυγό στρουθοκαμήλου στο κοτέτσι – ήταν μια πραγματική έκπληξη.

LHS 3154b: Ο πλανήτης που δεν έπρεπε να υπάρχει

Οι πλανήτες σχηματίζονται σε δίσκους που αποτελούνται από αέριο και σκόνη. Αυτοί οι δίσκοι συγκεντρώνουν κόκκους σκόνης που μετατρέπονται σε βότσαλα και τελικά συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν συμπαγή πλανητικό πυρήνα. Μόλις σχηματιστεί ο πυρήνας, ο πλανήτης μπορεί να προσελκύσει βαρυτικά στερεή σκόνη καθώς και γύρω αέρια όπως το υδρογόνο και το ήλιο. Χρειάζεται όμως πολλή ζύμη και υλικά για να γίνει αυτό με επιτυχία. Αυτός ο τρόπος σχηματισμού πλανητών ονομάζεται κεντρική προσαύξηση.

Ένα αστέρι τόσο μικρής μάζας όσο το LHS 3154, εννέα φορές μικρότερης μάζας από τον Ήλιο, θα πρέπει να έχει έναν αντίστοιχα χαμηλής μάζας δίσκο σχηματισμού πλανητών.

Ένας τυπικός δίσκος γύρω από ένα αστέρι χαμηλής μάζας απλά δεν θα πρέπει να έχει αρκετά στερεά υλικά ή μάζα για να μπορεί να σχηματίσει έναν πυρήνα αρκετά βαρύ για να δημιουργήσει έναν τέτοιο πλανήτη. Από προσομοιώσεις υπολογιστή που πραγματοποιήθηκαν από την ομάδα μας, συμπεραίνουμε ότι ένας τέτοιος πλανήτης χρειάζεται έναν δίσκο τουλάχιστον 10 φορές πιο μαζικό από ό,τι συνήθως υποτίθεται από άμεσες παρατηρήσεις δίσκων σχηματισμού πλανητών.

Μια διαφορετική θεωρία για το σχηματισμό πλανητών, η βαρυτική αστάθεια – όπου το αέριο και η σκόνη στο δίσκο καταρρέουν άμεσα για να σχηματίσουν έναν πλανήτη – δυσκολεύεται επίσης να εξηγήσει το σχηματισμό ενός τέτοιου πλανήτη χωρίς πολύ μεγάλο δίσκο.

Φτιαγμένο με Flourish

Φτιαγμένο με Flourish

Πλανήτες γύρω από τα πιο κοινά αστέρια

Τα δροσερά, αμυδρά αστέρια Μ είναι τα πιο κοινά αστέρια στον γαλαξία μας. Στη γνώση των κόμικς της DC, ο κόσμος του Σούπερμαν, ο πλανήτης Κρύπτον, περιφερόταν γύρω από ένα νάνο αστέρι M.

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν από ανακαλύψεις που έγιναν με το Habitable Zone Planet Finder και άλλα όργανα ότι οι γιγάντιοι πλανήτες σε κοντινές τροχιές γύρω από τα πιο ογκώδη αστέρια M είναι τουλάχιστον 10 φορές πιο σπάνιοι από αυτούς γύρω από αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο. Και δεν γνωρίζαμε κανέναν πλανήτη αυτό ογκώδης σε κοντινές τροχιές γύρω από τα αστέρια Μ μικρότερης μάζας – μέχρι την ανακάλυψη του LHS 3154b.

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται πλανήτες γύρω από τους ψυχρότερους γείτονές μας θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς σχηματίζονται γενικά οι πλανήτες και πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται βραχώδεις κόσμοι γύρω από τους πιο πολυάριθμους τύπους άστρων. Αυτή η γραμμή έρευνας θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους αστρονόμους να καταλάβουν εάν τα αστέρια Μ είναι ικανά να υποστηρίξουν τη ζωή.

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από το The Conversation, έναν ανεξάρτητο, μη κερδοσκοπικό οργανισμό ειδήσεων που φέρνει γεγονότα και αναλύσεις για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τον περίπλοκο κόσμο μας.

Γράφτηκε από τον: Suvrath Mahadevan, Penn State; Guðmundur Kári Stefánsson, πανεπιστήμιο Πρίνσετονκαι η Μέγκαν Ντέλαμερ, Penn State.

Δείτε περισσότερες πληροφορίες:

Ο Suvrath Mahadevan λαμβάνει εξωτερική χρηματοδότηση από το NSF, τη NASA και το Ίδρυμα Heising-Simons, καθώς και χρηματοδότηση έρευνας και υποστήριξη από το Penn State.

Ο Guðmundur Kári Stefánsson λαμβάνει χρηματοδότηση από το NSF, τη NASA και το Ίδρυμα Heising-Simons.

Η Megan Delamer λαμβάνει χρηματοδότηση από το NSF, τη NASA και το Ίδρυμα Heising-Simons.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *